CN104756026B - 过程自动化技术的测量器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种过程自动化技术的测量器件(1)，其用于测量介质的至少一个过程变量，其中提供控制单元(3)，其以至少一个可指定的时钟速率测量过程变量，并提供测量结果作为测量值，其中测量器件(1)的能量需求与时钟速率相关联，其中提供显示/服务单元(2)，其显示测量器件(1)的测量值和/或使得能够操作测量器件(1)或使参数能够输入测量器件(1)。本发明包括，显示/服务单元(2)将测量器件(1)的控制单元(3)从测量模式切换到服务模式，其中在服务模式下，控制单元(3)以第一时钟速率测量过程变量，以及其中在测量模式下，控制单元(3)以第二时钟速率测量过程变量，以及其中第一时钟速率和第二时钟速率被固定成以下模式：使得第二时钟速率大于第一时钟速率，且在服务模式和测量模式下测量器件(1)的总能量需求是相等的。

Description

过程自动化技术的测量器件
技术领域
本发明涉及一种过程自动化技术的测量器件，用于测量介质的至少一个过程变量，其中提供控制单元，其以至少一个可预先确定的时钟速率测量过程变量，并提供这样的测量结果作为测量值，其中与时钟速率相关联的是测量器件的能量需求，其中提供显示/服务单元，其显示测量值和/或启用测量器件的服务或将参数输入到测量器件。
背景技术
测量器件、测量器件或者过程自动化技术监控或测量介质过程变量的传感器，其介质取决于过程的类别，例如，介质的合成，在较短的时间受到较大的变化。这种动态过程要求单个测量值之间的时间间隔应当尽可能小。因此，测量应尽可能频繁，以获得适当的时间分辨率。然而，对此，存在测量的能量需求的问题，其中，较高的测量精度通常与增加的能量需求相关。原则上，在4-20mA测量器件的情况下能量是有限的。然而，取决于实施例，例如能量供应的用于更高功率的元件，相应地更复杂或者更昂贵。因此，增加测量数据数量或者测量点数很困难。另外一个限制因素是物理测量原理，其被应用，并因此也给时间分辨率提供了较低的限制。较高的时间分辨率不被连续的需求也是存在的，这是因为，例如测量的过程有时是稳定的。取决于过程条件，需求因此是不同的。
而且，所述测量器件也需要能量来用于将测量值呈现在显示器上或者用于经由服务单元进行服务和/或参数输入。
在测量技术上的趋势是使测量器件尽可能高效地工作：在越来越多的测量中，四线测量器件被双线测量器件取代。与四线测量器件相比，在双线电缆测量器件情形下，能量供应和测量值传递经由一个以及相同的线偶实现。
双线电缆测量器件必须相对于它们的功率需求被设计成，它们总是可以由当前可获得的功率来操作。EP 1 301 914 B1公开了以定时测量频率的双线微波测量器件。在这种已知的测量器件的情形中，所述测量频率被优化使得仅当可以获得足够的能量，才开始下一个测量。
在WO 2004 046 6658 A1中描述了一种利用控制/评价单元的超声波、流量测量器件，其有多个元件，其中至少一个具有高功率消耗。该元件，例如放大器、A/D转换器、微处理器，在休眠和测量阶段被间歇地操作。
美国专利US 6 014 100中公开了一种以恒定时钟的测量频率的双线雷达测量器件，其在最差或者最不利的可接受情况(最差情况)下关闭，并在更低的能量限制下工作：测量的恒定时钟速率被设计成在整个测量范围内，在最小可获得功率的情况下，由此在4mA信号的情况下，仍然有足够的功率用于下一测量。
当然，在该已知的解决方案的情形中，也存在问题：如何在测量器件的服务和测量值的评估中为用户提供附加功能。此外，与具有可变测量频率的测量器件相比，具有恒定测量频率的双线测量器件具有在几乎整个测量范围内测量精度较低的缺点。
除了每个单元仅仅具有有限量的可获得能量的双线测量器件之外，测量技术中出现了越来越多能量自给测量器件。术语“能量自给测量器件”表示没有线缆连接到任何种类的远程能量源的测量器件。能量自给测量器件例如经由至少一个电池、无线电、太阳能电池或者燃料电池供应能量。为了操作的持续持续时间，例如电池的寿命，尽可能长，测量器件应当被实施为具有尽可能小的功率消耗。
由于有限的可获得能量，通常很难为用户提供带有所谓的附加功能的双线测量器件。测量器件的附加功能的典型例子是发光显示器，用于更简单的、直观地输入参数数据或用于器件的直观服务的触屏。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法，其使能够具有稳定能量需求的过程测量器件的改进的、优化的操作。
本发明通过用于测量介质的至少一个过程变量的过程自动化技术的测量器件的方式实现该目标，其中，提供了控制单元，其至少以可预先确定的时钟速率测量过程变量、并提供这样的测量结果作为测量值，其中与时钟速率相关的是测量器件的能量需求；其中提供显示/服务单元，其显示测量值和/或启用测量器件的服务或将测量参数输入测量器件，其中显示/服务单元将测量器件的控制单元从测量模式切换到服务模式，其中，在服务模式下，控制单元以第一时钟速率测量过程变量，其中，在测量模式下，控制单元以第二时钟速率测量，并且其中，以如下方式固定第一时钟速率和第二时钟速率：使得第二时钟速率高于第一时钟速率，且在服务模式和测量模式下测量器件的总能量需求近似相等。
本发明的测量器件的有利实施例包括，显示/服务单元在服务模式下以第三时钟速率工作、或将参数输入测量器件，以及在测量操作中采用第四时钟速率工作用于将测量值呈现在测量器件上的显示器上，其中，第三时钟速率高于第四时钟速率。
本发明的测量器件的另一个实施例提供了，在服务模式下，控制单元的时钟从第二时钟速率降低到第一时钟速率与显示/服务单元的时钟从第四时钟速率增加到第三时钟速率成比例，使得在服务模式下测量器件总的能量需求保持相等。
本发明中测量器件的一个补充实施例提供了，在测量模式下，控制单元的时钟从第一时钟速率增加到第二时钟速率与显示/服务单元的时钟从第三时钟速率降低到第四时钟速率成比例，使得在测量模式中测量器件的总能量需求保持相等。
在本发明测量器件的特定实施例中，提供了一种显示/服务单元，其被实施为以下方式：使得在输入到显示/服务单元的情况下，测量器件从测量模式切换到服务模式。
在本发明的测量器件的另外一个实施例中提供了，测量器件在经由显示/服务单元的交互元件终止输入后，自动地和/或根据时间，从服务模式切换回测量模式。
本发明的测量器件的特别有益的实施例包括，测量器件经由双线电缆或者现场总线与远程显示/服务单元或者控制站相关联，并且在输入到该远程显示/服务单元或远程控制站的情况下，自动从测量模式切换到服务模式。
附图说明
基于附图将对本发明进行更详细地解释，唯一的附图如下所示：
图1具有显示/服务单元的本发明测量器件的示意性第一实施例，
图1示出了本发明测量器件1的结构，其具有显示/服务单元2和双导线接口或现场总线6。
具体实施方式
本发明一个基本的思想是，测量器件1在至少两种不同的模式下操作：服务模式和测量模式。两种模式彼此不同在于：控制单元3和显示/服务单元2的时钟速率。在此情况下，控制单元3和显示/服务单元2的时钟速率被选择使得各自相关的测量器件1的总能量消耗保持基本相等。因此，一方面，测量器件1的操作不需要附加的能量，同时另一方面，在每一种情况下，所提供的能量在测量器件1中被最大地利用。在服务模式下，用于执行和/或评估过程变量的测量的测量器件1的控制单元3的第一时钟速率低于在测量模式下的控制单元3的第二时钟速率。因此，在测量模式下相比在服务模式下，测得了更多的测量值，其同时意味着，在测量模式下时间分辨率更高。因此，在测量模式下，过程变量的变化能被更好地相对于时间来监控。通过降低用于确定测量值的测量器件1中的控制单元3的第一时钟速率，轻易可获得的能量被节约，例如其可以用于经由显示/服务单元2服务测量器件1。由于该较高的、轻易可获得的能量，能够利用显示屏5上的信息变化的较高速率或第三时钟速率，来操作显示/服务单元2，或者，来自于交互元件4的输入的恢复可以较高的速率或第三时钟速率发生。根本上，在测量器件1的控制单元3中通过降低到第一时钟速率来测量过程变量所节约的能量，可用回显示单元2，例如通过增加到第三时钟速率来改变显示屏5上的信息或采样交互元件4。在测量器件1的配置或服务中，高的测量值更新频率不再比其中配置测量器件1的时间间隔重要。反而，人们希望，能为顾客实现在该服务和/或配置时间期间的测量器件1的快且简单的服务，且在剩余的操作时间中，能够通过测量器件1启用快的、准确的过程变量测量。
附图标记列表
1 测量器件
2 显示/服务单元
3 控制单元
4 交互元件
5 显示器
6 现场总线、或双导线电缆

Claims (8)

1.一种过程自动化技术的测量器件(1)，用于测量介质的至少一个过程变量，其中，提供控制单元(3)，所述控制单元(3)至少以预定的时钟速率测量所述过程变量、并提供这种测量结果作为测量值，其中，与所述时钟速率相关的是所述测量器件(1)的能量需求，
其中，提供显示/服务单元(2)，所述显示/服务单元(2)示出所述测量值和/或启用所述测量器件(1)的服务、或经由交互元件(4)将参数输入到所述测量器件(1)，
其中，在服务模式下，所述控制单元(3)以第一时钟速率测量所述过程变量；并且在测量模式下，所述控制单元(3)以第二时钟速率测量，
其中，所述第一时钟速率和所述第二时钟速率被固定成以下方式：使得所述第二时钟速率大于所述第一时钟速率，从而在所述测量模式下，相比在所述服务模式下，测得了更多的测量值，
其中，所述显示/服务单元(2)将所述测量器件(1)的控制单元(3)从测量模式切换到服务模式，
其中，通过降低所述第一时钟速率，在所述控制单元(3)中节约能量，并且所节约的能量被用于利用显示屏上的信息变化的更高速率来操作所述显示/服务单元(2)，或者，来自于交互元件(4)的输入的恢复可以更高的速率发生，以及
其中，在所述服务模式和在所述测量模式下所述测量器件(1)的总能量需求近似相等。
2.如权利要求1所述的测量器件，其特征在于：
所述显示/服务单元(2)在所述服务模式下以第三时钟速率工作，以用于服务所述测量器件(1)或将参数输入所述测量器件(1)，以及在所述测量模式下以第四时钟速率工作，以用于在所述测量器件(1)上的显示器(5)上呈现所述测量值，其中，所述第三时钟速率比所述第四时钟速率高。
3.如权利要求2所述的测量器件，其特征在于：
在所述服务模式下，所述控制单元(3)的时钟从所述第二时钟速率降低到所述第一时钟速率与所述显示/服务单元(2)的时钟从所述第四时钟速率增加到所述第三时钟速率成比例，使得在所述服务模式下所述测量器件(1)的总能量需求保持相等。
4.如权利要求2所述的测量器件，其特征在于：
在所述测量模式下，所述控制单元(3)的时钟从所述第一时钟速率到增加所述第二时钟速率与所述显示/服务单元(2)的时钟从所述第三时钟速率降低到所述第四时钟速率成比例，使得所述测量器件(1)的总能量需求保持相等。
5.如权利要求3所述的测量器件，其特征在于：
在所述测量模式下，所述控制单元(3)的时钟从所述第一时钟速率到增加所述第二时钟速率与所述显示/服务单元(2)的时钟从所述第三时钟速率降低到所述第四时钟速率成比例，使得所述测量器件(1)的总能量需求保持相等。
6.如权利要求2至5中的一项所述的测量器件，其特征在于：
以如下方式实施所述显示/服务单元(2)：使得在输入到所述显示/服务单元(2)的情况下，所述测量器件(1)从测量模式切换到服务模式。
7.如权利要求1至5中的一项所述的测量器件，其特征在于：
在经由所述显示/服务单元(2)上的交互元件(4)终止输入之后，所述测量器件(1)自动地和/或根据时间从所述服务模式切换到所述测量模式。
8.如权利要求1至5中的一项所述的测量器件，其特征在于：
所述测量器件(1)经由双线电缆或现场总线(6)与远程显示/服务单元(2)或控制站相关联、并且在向所述远程显示/服务单元(2)或远程控制站输入的情况下从所述测量模式自动切换到所述服务模式。
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